JP2017067479A - Measurement device and measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計測装置および計測方法に関する。 The present invention relates to a measuring device and a measuring method.
被計測物の形状を計測する装置として、パターン投影法を用いた光学式の計測装置が知られている。パターン投影法では、所定のパターン光を被計測物に投影して撮像し、撮像データからパターンを検出して、三角測量の原理から各画素位置における距離情報を算出することで、被計測物の形状を求めている。パターン投影法としては、明線と暗線とを交互に有するパターン光を投影して空間を2進符号化する空間符号化法がよく用いられる。空間符号化法による計測精度を向上させるためには、得られた撮像データから明部と暗部との境界を正確に決定する必要がある。 As an apparatus for measuring the shape of an object to be measured, an optical measurement apparatus using a pattern projection method is known. In the pattern projection method, a predetermined pattern light is projected onto an object to be imaged, a pattern is detected from the imaged data, and distance information at each pixel position is calculated from the principle of triangulation, so that the object to be measured is detected. Seeking shape. As the pattern projection method, a spatial encoding method is often used in which a pattern light having alternating bright and dark lines is projected to binary-encode the space. In order to improve the measurement accuracy by the spatial encoding method, it is necessary to accurately determine the boundary between the bright part and the dark part from the obtained imaging data.
明部と暗部との境界を正確に決定する手法として、明部と暗部とを交互に有する第1のパターン光と、該パターン光の明部と暗部との関係が反転し、第1のパターン光と相補関係にある第2のパターン光とを投影し、その交点を境界として判定する手法がある。各パターン光が相補関係にあり、かつ、同じ平面を計測している限り、交点間の距離と明部の幅(または暗部の幅)とは一致する。しかしながら、実際の計測においては、環境光(蛍光灯などの室内光)の影響により相補関係が崩れてしまい、交点位置がずれてしまうことがある。この交点位置のずれは、環境光によるものなのか、被計測物の形状によるものなのかは区別ができない。その結果、計測精度が低下してしまう。環境光の影響を低減する方法として、蛍光灯の主周波数である商業用電源周波数(50Hz、60Hz)の整数倍の周期で撮像タイミングを同期させることで環境光の影響を低減する方法が知られている(特許文献1)。 As a method for accurately determining the boundary between the bright part and the dark part, the first pattern light having the bright part and the dark part alternately and the relationship between the bright part and the dark part of the pattern light are inverted, and the first pattern There is a method of projecting a second pattern light having a complementary relationship with light and determining the intersection as a boundary. As long as each pattern light has a complementary relationship and the same plane is measured, the distance between the intersections and the width of the bright portion (or the width of the dark portion) coincide. However, in actual measurement, the complementary relationship may be lost due to the influence of ambient light (indoor light such as a fluorescent lamp), and the position of the intersection may be shifted. It cannot be distinguished whether the deviation of the intersection position is caused by ambient light or the shape of the object to be measured. As a result, the measurement accuracy is degraded. As a method of reducing the influence of ambient light, a method of reducing the influence of ambient light by synchronizing the imaging timing with a period that is an integral multiple of the commercial power supply frequency (50 Hz, 60 Hz), which is the main frequency of a fluorescent lamp, is known. (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、撮像タイミングの同期のための待ち時間が生じ、計測時間の点で不利となりうる。
However, the invention described in
本発明は、例えば、計測精度および計測時間の点で有利な計測装置および計測方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a measurement device and a measurement method that are advantageous in terms of measurement accuracy and measurement time, for example.
上記課題を解決するために、本発明は、被計測物の形状を計測する計測装置であって、
明部と暗部とを有する第1のパターン光又は当該第1のパターン光の明部と暗部とが反転した第2のパターン光を被計測物に投影する投影手段と、パターン光が投影された被計測物を撮像して、画像データを取得する撮像手段と、投影手段および撮像手段を制御する制御部と、被計測物に照射されるパターン光以外の光の強度の周期に関する情報を取得する取得手段と、を有し、第1条件は、投影手段が被計測物に投影する第1のパターン光および第2のパターン光の組み合わせ、撮像手段による撮像回数および撮像間隔、を含み、第2条件は、第1条件と同じ撮像回数および撮像間隔、組み合わせの第1のパターン光と第2のパターン光とが入れ替わった組み合わせ、を含み、制御部は、第1条件での投影手段による投影および撮像手段による撮像を開始し、パターン光以外の光の強度の周期の整数倍の時間間隔をあけて、第2条件での投影手段による投影および撮像手段による撮像を開始するように、投影手段および撮像手段を制御し、第1条件で取得した画像データと第2条件で取得した画像データとを各条件の撮像順に対応付けて対応する画像データの階調値の交点位置を求め、求めた交点位置に基づいて被計測物の形状を算出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is a measuring device for measuring the shape of an object to be measured,
Projection means for projecting the first pattern light having the bright part and the dark part or the second pattern light in which the bright part and the dark part of the first pattern light are inverted onto the measurement object, and the pattern light is projected An imaging unit that captures an image of the measurement object, acquires image data, a control unit that controls the projection unit and the imaging unit, and information on a period of intensity of light other than the pattern light emitted to the measurement object. The first condition includes a combination of the first pattern light and the second pattern light projected by the projection unit onto the object to be measured, the number of times of imaging by the imaging unit, and the imaging interval, The conditions include the same number of imaging and imaging interval as in the first condition, a combination in which the combination of the first pattern light and the second pattern light is switched, and the control unit performs projection by the projection unit in the first condition and For imaging means The projection unit and the imaging unit are configured to start imaging by the projection unit and start imaging by the imaging unit under the second condition with a time interval that is an integral multiple of the period of the intensity of light other than the pattern light. The image data acquired under the first condition and the image data acquired under the second condition are associated with each other in the imaging order of the respective conditions to determine the intersection position of the corresponding gradation values of the image data, and the calculated intersection position Based on this, the shape of the object to be measured is calculated.
本発明によれば、例えば、計測精度および計測時間の点で有利な計測装置および計測方法を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a measuring apparatus and a measuring method that are advantageous in terms of measurement accuracy and measurement time.
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1(A)は、本実施形態としての計測装置の構成を示す概略図である。図1(B)および図1(C)は、明部と暗部とを交互に有する第1のパターン光および第1のパターン光の明部と暗部との関係を反転させた第2のパターン光を示す図である。図1(D)は、第1のパターン光と第2のパターン光とを基準平面に投影したときの階調値分布である。本実施形態の計測装置は、ヘッド10、制御部3および演算部4を含む。ヘッド10は、投影手段1および撮像手段2を含み、投影手段1は、発光部5、パターン設定素子6および投影光学系7を含み、撮像手段2は、撮像レンズ8およびセンサ素子9を含む。被計測物20にパターン光を投影する方向をz軸、それに直交する軸をそれぞれx軸およびy軸とする。
(First embodiment)
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration of a measurement apparatus according to the present embodiment. FIG. 1B and FIG. 1C show the first pattern light having bright portions and dark portions alternately and the second pattern light in which the relationship between the bright portions and the dark portions of the first pattern light is reversed. FIG. FIG. 1D shows a gradation value distribution when the first pattern light and the second pattern light are projected onto the reference plane. The measurement apparatus according to the present embodiment includes a
投影手段1は、発光部5から出射した光をパターン設定素子6でパターン光15に設定(形成)し、投影光学系7を介して被計測物20に投影する。パターン設定素子6には、液晶素子やDMD(デジタルミラーデバイス)などが用いられ、任意のパターン光を設定(選択)することを可能にしている。発光部5はLEDなどの発光素子、あるいは発光素子と輝度ムラを低減するための均一照明系を組み合わせた形態が好適である。撮像手段2は、被計測物20からの光を撮像レンズ8によりセンサ素子9の受光面に導くことでパターン光15が投影された被計測物20を撮像して、画像データを取得する。センサ素子9は、CMOSやCCDなどの光電変換素子が好適である。発光部5、パターン設定素子6およびセンサ素子9は制御部3によって制御され、それぞれ、任意のタイミングで発光、パターン設定および撮像が行われる。
The
演算部4には、撮像手段2が撮像した画像データの階調値(輝度)データが画素に対応して保存される。投影手段1と撮像手段2との相対的な位置と姿勢の関係は予め既知であることから、三角測量に基づき被計測物20の表面上の点の座標を演算部4で計算し、被計測物20の形状が求められる。被計測物20の表面上の点の座標を算出する際に、少なくとも1組のパターン光15を投射し、それぞれの階調分布(輝度分布)を撮像手段2で撮像する。パターン光15のうち一つは、図1(B)に示す明部と暗部を有する第1のパターン光である。もう一つは、図1(C)に示す、明部と暗部との関係が第1のパターン光に対して反転した、つまり第1のパターンと相補的な関係にある第2のパターン光である。第1のパターン光および第2のパターン光を計測の基準となる平面に照射したとすると、その階調分布は図1(D)のようになる。
The
演算部4は、図1(D)に示す第1のパターン光が投影された第1の階調分布Pと、第2のパターン光が投影された第2の階調分布Nとの交点Cを算出する。第1のパターン光と第2のパターン光との明部と暗部の比が1:1である本実施形態の場合、基準となる平面に対して交点Cの検出を行うと、交点Cは等ピッチとなる。被計測物20を計測すると、基準平面に対する被計測物20の形状の分だけ、交点Cは等ピッチ位置から変位する。この変位を利用して、被計測物20のz座標を算出している。
The
次に、パターン光以外に被計測物20に照射される光(環境光)の影響について説明する。被計測物20が配置された測定環境(空間)における蛍光灯(照明灯)などの環境光は、電源の周波数(50Hz、60Hz等)に応じて、フリッカが生じ、強度が変動する。図2(A)は、比較例における、環境光強度の時間変化および撮像タイミングチャートを示している。環境光強度の周期と各撮像タイミングとは同期していない。図2(B)は、図2(A)で示す撮像タイミング(撮像間隔)で得られた階調分布と交点を示している。図2(C)は、環境光の周期に同期して撮像した場合の環境光強度の時間変化および撮像タイミングチャートを示している。
Next, the influence of light (environment light) irradiated on the
図2(A)において、第1のパターンおよび第2のパターンをそれぞれ、P、Nと表現し、撮像順序をn1、n2、・・・、n12と表す。例えば、n1で撮像されるパターンは第1のパターンである。環境光強度は、時刻によって変動している。図2(B)は、撮像順序の奇数番目2i−1(iは自然数)を第1のパターン、偶数番目2iを第2のパターンとし、2i−1番目で撮像したパターンと2i番目で撮像したパターンで、基準となる平面に対して交点検出した例である。環境光強度がパターン光15の強度に対し十分に小さい場合、交点は前述の通り等ピッチとなる。しかし、環境光が大きく、かつ、各撮像タイミングが環境光の強度の周期に同期していない場合は、出力値に環境光のオフセットが生じてしまう。そのため、図2(B)のように交点の位置が等ピッチからずれる。この環境光による等ピッチからのずれ(誤差)は、被計測物20の形状に伴う基準平面からのずれと区別がつかない。ゆえに、環境光によって計測誤差が生じてしまう可能性がある。これを回避する方法として、図2(C)のように、環境光強度の周期に同期して撮像する方法が知られている(特許文献1)が、環境光と同期するために待機時間が発生し、計測時間が増大してしまう。
2A, the first pattern and the second pattern are expressed as P and N, respectively, and the imaging order is expressed as n1, n2,..., N12. For example, the pattern imaged at n1 is the first pattern. The ambient light intensity varies with time. In FIG. 2B, the odd number 2i-1 (i is a natural number) in the imaging order is the first pattern, the even number 2i is the second pattern, and the 2i-1th image and the 2ith image are captured. This is an example in which an intersection point is detected with respect to a reference plane in a pattern. When the ambient light intensity is sufficiently smaller than the intensity of the pattern light 15, the intersections are at an equal pitch as described above. However, when the ambient light is large and each imaging timing is not synchronized with the period of the ambient light intensity, an offset of the ambient light occurs in the output value. Therefore, as shown in FIG. 2B, the position of the intersection is shifted from the equal pitch. The deviation (error) from the equal pitch due to the ambient light is indistinguishable from the deviation from the reference plane due to the shape of the
図3は、本実施形態に係る撮像タイミングチャートを示している。図2(A)と同様に、第1のパターンおよび第2のパターンをそれぞれ、P、Nと表現する。本実施形態では、第1条件および第2条件に従って、制御部3が投影手段1および撮像手段2を制御する。各条件は、第1のパターンPおよび第2のパターンNの組み合わせ、撮像回数および撮像間隔を含む。第1条件により撮像するパターン群を第1グループG1、第2条件により撮像するパターン群を第2グループG2とする。第1グループG1における撮像順序をn1、n2・・・、n6とし、各タイミングで撮像するパターンを、{P、P、N、N、P、P}とする(第1取得工程)。第2グループG2における撮像順序はp1、p2・・・、p6とし、各タイミングで撮像するパターンは、{N、N、P、P、N、N}とする(第2取得工程)。制御部3は、タイミングniで撮像するパターンとタイミングpiで撮像するパターンが、相補関係になるようにパターン設定素子6およびセンサ素子9を制御する。
FIG. 3 shows an imaging timing chart according to the present embodiment. As in FIG. 2A, the first pattern and the second pattern are expressed as P and N, respectively. In the present embodiment, the
第1条件に従って画像データを取得する第1取得工程の開始時刻tn1と第2条件に従って画像データを取得する第2取得工程の開始時刻tp1との間の時間間隔は、環境光の強度の周期T0の整数倍(γ倍)とする。ただし、制御部3に搭載されているクロックおよび演算部4での計算精度などで決まる精度によっては環境光の強度の周期T0のγ倍と厳密に一致しない。tp1とタイミングn6の撮像開始時刻tp6との差が、センサ素子9の最小周期以上(最大サンプリング数以下)で、かつ、γが最小となるように、センサの最小周期とγを決定するのが好ましい。また、環境光の強度の周期T0は、予め環境光を測定することで求めてもよい。また、蛍光灯や水銀灯など商業用周波数(50Hz、60Hz)に依存する光源であれば、商業用電源周波数(50Hz、60Hz)の整数倍の逆数から求めてもよい。また、電源ごとに生じる商業用電源周波数による誤差を低減するために、電源ごとの周波数を測定してもよい。環境光の強度の周波数は、取得手段(不図示)が取得する。
The time interval between the starting time t p1 in the second acquisition step of acquiring image data according to starting time t n1 and the second condition of the first acquisition step of acquiring image data in accordance with the first condition, the intensity of the ambient light It is set to an integer multiple (γ times) of the period T0. However, depending on the accuracy determined by the clock mounted on the
制御部3は、第1グループG1内の各タイミングの測定間隔(撮像間隔)と第2グループ内の各タイミングの測定間隔とが、前述の精度で等しくなるように、センサ素子9を制御する。つまり、グループ間において対応する各タイミングが前述の精度で等しくなるように、センサ素子9を制御する。ここで、1つのグループ内の各タイミングの測定間隔は、不等間隔でもよく、環境光の強度の周期T0の整数倍で制限されない所望の測定間隔でよいが、センサ素子9で実現できる最小周期で決定されるのが最も好適な形態である。
The
演算部4は、第1グループG1の撮像順序と、第2グループG2の撮像順序とを対応付けて交点検出の演算処理を行う。例えば、n1とp1とを対応づけて交点検出の演算処理を行う。ここで、先に複数回の交点検出をしてから、平均化処理をしてもよいし、先に第一のパターンの画像と第二のパターンの画像をそれぞれ平均化処理した後、交点検出してもよい。交点位置に基づいて被計測物20の形状が算出される(形状算出工程)。
The
このような制御部3による制御によれば、交点検出を行う1組の画像(たとえば、タイミングn1で撮像した画像およびタイミングp1で撮像した画像の組)において、環境光の光量が等しくなる。つまり、環境光の影響を低減し、計測誤差を低減することができる。さらに、グループ間隔(時間間隔)T2や各グループ内の測定間隔(ni+1とniの測定間隔、pi+1とpiの測定間隔)を好適に制御すれば、計測時間の短縮も可能になる。
According to the control by the
以上のように、本実施形態によれば、計測精度および計測時間の点で有利な計測装置および計測方法を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a measuring apparatus and a measuring method that are advantageous in terms of measurement accuracy and measurement time.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る計測装置について説明する。本実施形態では、グループ内の測定間隔T1を一定値(周期)とする点に特徴がある。第1グループG1内および第2グループG2内の各タイミングの間隔(撮像間隔)をT1、環境光の強度の周期をT0、第1グループG1および第2グループG2における計測回数をMとする。環境光の影響を低減したグループ間隔T2の条件は、M×T1(第1グループG1の総撮像時間)を環境光強度の周期T0で除算し、小数点以下を切り上げた整数αに対し、下記式(1)を満足する条件である。
T2=γ×T0≧α×T0・・・(1)
ここで、γは任意の整数である。式(1)は、第2グループG2の撮像開始タイミングを規定する式である。さらに、計測時間の短縮を考えると、T1/T0の小数点以下を切り上げた整数βに対し、下記式(2)を満足するグループ間隔T2が、環境光の影響の低減および計測時間の短縮を実現する条件である。
T2=γ×T0<M×β×T0・・・(2)
また、式(1)および式(2)から下記式(3)の関係が導出される。
α≦γ<M×β・・・(3)
式(3)を満たす整数γを設定すれば、環境光の影響の低減および計測時間の短縮を両立できる。本実施形態において、撮像周期T1の制御は制御部3で行ってもよいし、センサ素子9の内部クロックで制御してもよい。グループ間隔T2の制御は、制御部3からセンサ素子9にトリガー信号として与えるのが好ましい形態である。
(Second Embodiment)
Next, a measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is characterized in that the measurement interval T1 in the group is a constant value (period). The timing interval (imaging interval) in the first group G1 and the second group G2 is T1, the period of the ambient light intensity is T0, and the number of measurements in the first group G1 and the second group G2 is M. The condition of the group interval T2 in which the influence of the ambient light is reduced is as follows: M × T1 (total imaging time of the first group G1) is divided by the period T0 of the ambient light intensity, and an integer α rounded up to the nearest decimal point is This is a condition that satisfies (1).
T2 = γ × T0 ≧ α × T0 (1)
Here, γ is an arbitrary integer. Expression (1) is an expression that defines the imaging start timing of the second group G2. Furthermore, considering the reduction in measurement time, the group interval T2 that satisfies the following equation (2) for the integer β rounded up after the decimal point of T1 / T0 reduces the influence of ambient light and shortens the measurement time. It is a condition to do.
T2 = γ × T0 <M × β × T0 (2)
Moreover, the relationship of following formula (3) is derived | led-out from Formula (1) and Formula (2).
α ≦ γ <M × β (3)
By setting an integer γ that satisfies Equation (3), it is possible to reduce both the influence of ambient light and the measurement time. In the present embodiment, the imaging cycle T1 may be controlled by the
図4(A)は、撮像周期T1が環境光強度の周期T0より小さい場合の、環境光周期と同期するために撮像を行わない待ち時間(タクト時間)を示すグラフである。横軸を撮像回数(M≧2)、縦軸をタクト時間(msec)とする。この例では、環境光強度の周期T0を10msec、撮像周期T1を3msecに設定した。図中の実線は本実施形態によるタクト時間を表していて、図中の波線は従来例を表している。図4(A)を見ればわかるとおり、いずれの測定回数においても、本実施形態の方が、タクト時間が短いことがわかる。また、測定回数が大きいほどタクト時間が短縮される効果が大きいことがわかる。 FIG. 4A is a graph showing a waiting time (tact time) in which imaging is not performed in order to synchronize with the environmental light period when the imaging period T1 is smaller than the environmental light intensity period T0. The horizontal axis represents the number of times of imaging (M ≧ 2), and the vertical axis represents the tact time (msec). In this example, the period T0 of the ambient light intensity is set to 10 msec, and the imaging period T1 is set to 3 msec. The solid line in the figure represents the tact time according to the present embodiment, and the wavy line in the figure represents a conventional example. As can be seen from FIG. 4A, the tact time is shorter in this embodiment at any number of measurements. It can also be seen that the effect of shortening the tact time is greater as the number of measurements is larger.
図4(B)は、撮像周期T1が環境光強度の周期T0より大きい場合の、タクト時間を示すグラフである。この例では、環境光周期T0を10.1msec、撮像周期T1を15msecとした。図4(A)と同様に、いずれの測定回数においても、本実施形態の方が、タクト時間が短いことがわかる。また、測定回数が大きいほどタクト時間が短縮される効果が大きいことがわかる。以上のように、本実施形態によっても、計測精度および計測時間の点で有利な計測装置および計測方法を提供することができる。 FIG. 4B is a graph showing the tact time when the imaging period T1 is larger than the period T0 of ambient light intensity. In this example, the ambient light period T0 is 10.1 msec, and the imaging period T1 is 15 msec. As in FIG. 4A, it can be seen that the tact time is shorter in this embodiment at any number of measurements. It can also be seen that the effect of shortening the tact time is greater as the number of measurements is larger. As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a measuring apparatus and a measuring method that are advantageous in terms of measurement accuracy and measurement time.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る計測装置について説明する。第2実施形態では、グループ間隔T2および撮像周期T1はそれぞれ別々の信号で制御されていた。本実施形態では、これらを同一の制御部3によるトリガー信号、あるいは、同一のセンサ素子9内部クロックで制御できる点に特徴がある。まず、センサ素子9の最小サンプリング周期(最短撮像間隔)をT1´として、M×T1´/T0の小数点以下を切り上げた整数ηに対し、下記式(4)を満たす撮像周期T1を設定する。
T1=η×T0/M・・・(4)
ここで、本実施形態でいうところの最小サンプリング周期T1´とは、投影手段1の投影輝度、被計測物20の反射率に由来する必要な露光時間、センサ素子9の電気回路の制約によるサンプリング周期などを加味した時間のことをいう。次に、下記式(5)を満たすグループ間隔T2を設定する。
T2=M×T1=η×T0・・・(5)
この式で示すように、グループ間隔T2が撮像周期T1の倍数となるので、これらを同一の制御部3によるトリガー信号、あるいは、同一のセンサ素子9内部クロックで制御することが可能となる。
(Third embodiment)
Next, a measurement apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the group interval T2 and the imaging cycle T1 are controlled by separate signals. The present embodiment is characterized in that these can be controlled by a trigger signal from the
T1 = η × T0 / M (4)
Here, the minimum sampling period T1 ′ in the present embodiment refers to the sampling due to the projection brightness of the projection means 1, the necessary exposure time derived from the reflectance of the
T2 = M × T1 = η × T0 (5)
As indicated by this equation, the group interval T2 is a multiple of the imaging cycle T1, and therefore, these can be controlled by the trigger signal from the
例えば、環境光強度の周期T0を10msec、計測回数M=7、センサ素子9の最小サンプリング周期T1’=3msecとした場合、式(4)、式(5)に基づけば、T1=4.29msec、T2=30msecと決定される。本例によれば、従来の測定時間140msecに対し、60msecとなり、約60%タクト時間が短縮される。また、逆の見方をすれば、従来と同じ測定時間で測定回数を増加でき(本例ではM=16)、平均化効果によりS/N比を向上させることができる。
For example, when the period T0 of the ambient light intensity is 10 msec, the number of times of measurement M = 7, and the minimum sampling period T1 ′ of the
このように本実施形態によれば、容易な制御によって、環境光の影響を低減し、かつ、タクト時間が従来よりも短くなるという効果が得られる。なお、T1´は最小サンプリング周期としたが、これまでの実施形態で述べた条件を満たす範囲において、それに限るものではない。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain the effects of reducing the influence of ambient light and shortening the tact time as compared with the prior art by easy control. Although T1 ′ is the minimum sampling period, the present invention is not limited to this as long as the conditions described in the above embodiments are satisfied.
上記実施形態では、総撮像時間を、2つのグループに分けていたが、4個以上の偶数個のグループに分けた場合でも本質的に本発明との差はなく、本発明の効果は変わらない。また、第一グループと第二グループとを連続して撮像しなくてもよく、例えば、第一グループと第二グループの間に第三のパターンを撮像しても、本発明の効果は変わらない。 In the above embodiment, the total imaging time is divided into two groups, but even when divided into four or more even groups, there is essentially no difference from the present invention, and the effect of the present invention does not change. . Further, the first group and the second group need not be continuously imaged. For example, even if the third pattern is imaged between the first group and the second group, the effect of the present invention does not change. .
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
10 ヘッド
1 投影手段
2 撮像手段
3 制御部
4 演算部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
明部と暗部とを有する第1のパターン光又は当該第1のパターン光の明部と暗部とが反転した第2のパターン光を前記被計測物に投影する投影手段と、
前記パターン光が投影された前記被計測物を撮像して、画像データを取得する撮像手段と、
前記投影手段および前記撮像手段を制御する制御部と、
前記被計測物に照射される前記パターン光以外の光の強度の周期に関する情報を取得する取得手段と、を有し、
第1条件は、前記投影手段が前記被計測物に投影する前記第1のパターン光および前記第2のパターン光の組み合わせ、前記撮像手段による撮像回数および撮像間隔、を含み、
第2条件は、前記第1条件と同じ撮像回数および撮像間隔、前記組み合わせの前記第1のパターン光と前記第2のパターン光とが入れ替わった組み合わせ、を含み、
前記制御部は、前記第1条件での前記投影手段による投影および前記撮像手段による撮像を開始し、前記パターン光以外の光の強度の周期の整数倍の時間間隔をあけて、前記第2条件での前記投影手段による投影および前記撮像手段による撮像を開始するように、前記投影手段および前記撮像手段を制御し、
前記第1条件で取得した画像データと前記第2条件で取得した画像データとを各条件の撮像順に対応付けて対応する画像データの階調値の交点位置を求め、求めた交点位置に基づいて前記被計測物の形状を算出することを特徴とする計測装置。 A measuring device for measuring the shape of an object to be measured,
Projecting means for projecting the first pattern light having a bright part and a dark part or the second pattern light in which the bright part and the dark part of the first pattern light are inverted onto the object to be measured,
Imaging means for imaging the object to be measured on which the pattern light is projected and acquiring image data;
A control unit for controlling the projection unit and the imaging unit;
Obtaining means for obtaining information on a period of intensity of light other than the pattern light irradiated on the object to be measured;
The first condition includes a combination of the first pattern light and the second pattern light projected onto the measurement object by the projection unit, the number of times of imaging by the imaging unit, and an imaging interval.
The second condition includes the same number of imaging and imaging interval as the first condition, a combination in which the first pattern light and the second pattern light of the combination are switched,
The control unit starts projection by the projection unit and imaging by the imaging unit under the first condition, and sets the second condition with a time interval that is an integral multiple of a period of the intensity of light other than the pattern light. Controlling the projection means and the imaging means so as to start projection by the projection means and imaging by the imaging means,
The image data acquired under the first condition and the image data acquired under the second condition are associated with each other in the imaging order of the conditions to determine the intersection position of the corresponding gradation values of the image data, and based on the calculated intersection position A measuring apparatus for calculating a shape of the object to be measured.
M×β×T0>T2≧α×T0
を満たすT2をあけて前記第1条件および前記第2条件に基づく制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。 When the imaging interval is a constant value T1, the imaging count is M, the light period is T0, and the time interval is T2, an integer α obtained by rounding up the decimal point of M × T1 / T0. And an integer β rounded up to the nearest decimal place of T1 / T0,
M × β × T0> T2 ≧ α × T0
2. The measurement apparatus according to claim 1, wherein control based on the first condition and the second condition is performed with a T2 that satisfies the condition.
T1=η×T0/M
を満足することを特徴とする請求項1に記載の計測装置。 An integer obtained by rounding up the decimal point of M × T1 ′ / T0 when the imaging interval is a constant value T1, the shortest imaging interval of the imaging means is T1 ′, the imaging count is M, and the light period is T0. For η, T1 is
T1 = η × T0 / M
The measurement apparatus according to claim 1, wherein:
前記被計測物に投影する、明部と暗部とを有する第1のパターン光および当該第1のパターン光の明部と暗部とが反転した第2のパターン光の組み合わせ、撮像回数および撮像間隔、を含む第1条件に従って前記被計測物の画像データを取得する第1取得工程と、
前記第1取得工程から、前記被計測物に照射される前記パターン光以外の光の強度の周期の整数倍の時間間隔をあけて、前記第1条件と同じ撮像回数および撮像間隔、前記組み合わせの前記第1のパターン光と前記第2のパターン光とが入れ替わった組み合わせ、を含む第2条件に従って前記被計測物の画像データを取得する第2取得工程と、
前記第1取得工程で取得した画像データと前記第2取得工程で取得した画像データとを各条件の撮像順に対応付けて対応する各画像データの階調値の交点位置を求め、求めた交点位置に基づいて前記被計測物の形状を算出する形状算出工程と、を有することを特徴とする計測方法。 A measurement method for measuring the shape of an object to be measured,
A combination of a first pattern light having a bright part and a dark part and a second pattern light in which the bright part and the dark part of the first pattern light are inverted, the number of times of imaging, and an imaging interval; A first acquisition step of acquiring image data of the measurement object according to a first condition including:
From the first acquisition step, a time interval that is an integral multiple of the period of the intensity of light other than the pattern light irradiated to the object to be measured is set to the same number of imaging and imaging intervals as in the first condition, and the combination A second acquisition step of acquiring image data of the object to be measured according to a second condition including a combination in which the first pattern light and the second pattern light are interchanged;
The intersection position of the gradation value of each image data obtained by associating the image data acquired in the first acquisition step and the image data acquired in the second acquisition step in association with the imaging order of each condition and corresponding. And a shape calculating step for calculating the shape of the object to be measured based on the measurement method.
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